Sähköisesti kytkettävää kidesymmetriaa ja suprajohtavuutta

Cornellin yliopiston johtama yhteistyö on ensimmäistä kertaa käyttänyt jännitettä materiaalin kidesymmetrian kytkemiseen päälle ja pois.

Tempun avulla voidaan säädellä tutkitun yhdistemateriaalin elektronisia, optisia ja muita ominaisuuksia, joten löydöllä voi olla syvällinen vaikutus vaikkapa tulevaisuuden muistien ja logiikkapiirien rakenteissa.

Teknisesti temppu on mahdollista hyödyntämällä kahden materiaalin kerroksiin: ferrosähköisen vismuttiferriitin ja ei-ferrosähköisen terbiumskandaatin atomijärjestelyjen välistä kilpailua.

”Teemme näistä materiaaleista vain muutaman atomin kerroksen paksuisia, jotta niillä voi olla suurikin vaikutus toisiinsa. Kun kumpikaan kerros ei yksinään hallitse ja toisaalta kärsii merkittävästä häiriövaikutuksista toisesta materiaalista, voi tapahtua mielenkiintoisia asioita, " kertoo teollisen kemian professori Darell Schlom.

Kokeiden ja teoriakehittelyn kautta selvisi kuinka yhdistelmän inversiosymmetria kytketään sähköisesti päälle ja pois.

”Yleensä symmetria vaikuttaa ominaisuuksiin. Joten symmetrian hallitseminen sähkökentällä on todella tehokasta", Schlom sanoi. "Se voisi vaikuttaa pienemmän tehonkäytön mikroelektroniikkaan logiikan ja muistin parissa, koska ilmiö on haihtumaton."

Tähän asti jännite on lähes aina rikkonut tai poistanut symmetrian. Tutkijat sanovat, että on ennennäkemätöntä löytää järjestelmä, joka voi myös kytkeä sen päälle tai palauttaa sen.

MIT:n fyysikot ovat puolestaan tuoneet esiin uuden ja eksoottisen ominaisuuden taikakulmagrafeenissa: suprajohtavuuden, joka voidaan kytkeä päälle ja pois vain sähköpulssia käyttäen.

Löytö voi johtaa neuromorfisiin laitteisiin soveltuviin ultranopeisiin, energiatehokkaisiin suprajohtaviin transistoreihin.

Jo aikoinaan tukijat osoittivat, että taikakulmagrafeenin suprajohtavuus voidaan kytkeä päälle ja pitää päällä vain lyhyellä pulssilla jatkuvan sähkökentän sijaan. Sittemmin havaittiin, että maagisen kulman grafeeni voidaan pakottaa ferromagneettiseen tilaan.

Nyt MIT: tutkijat havaitsivat, että boorinitridikerroksella tehostetun taikakulman grafeenilla voi olla ferromagneettisia ominaisuuksia tavalla, joka voidaan virittää päälle ja pois ja että suprajohtava tila säilyi vaikka ohjausjännite poistettiin.

Toistaiseksi ryhmä näkee uuden suprajohtavan kytkimen yhtenä uutena työkaluna, jota tutkijat voivat harkita kehittäessään materiaaleja nopeampaan, pienempään ja energiatehokkaampaan elektroniikkaan.

Aiheista aiemmin:

Kohti pikofotoniikkaa